Usaha Dalam Termodinamika

Usaha yang dilakukan oleh sistem (gas) terhadap lingkungannya bergantung pada proses-proses dalam termodinamika, diantaranya proses isobarik, isokhorik, isobarik dan adiabatik

Usaha Sistem terhadap Lingkungannya

            Definisi usaha (W) yang dilakukan pada benda tegar, yaitu :

W=F.s

Bagaimanakah cara menghitung usaha pada gas ? Tinjaulah suatu gas yang berada dalam tabung dengan penutup berbentuk piston yang dapat bergerak bebas, seperti gambar dibawah

ketika gas ideal di dalam tabung gas dipanaskan, gas tersebut memuai sehingga piston berpindah sejauh  Δs

Ketika gas tersebut dipanaskan, piston akan berpindah sejauh Δs karena gas di dalam tabung meuai dari volume awal V1 menjadi volume akhir V2. Gaya yang bekerja pada psiton adalah F=pA. Jika luas penampang piston (A) dan tekanan gas dalam tabung (P) berada dalam keadaan konstan, usaha yang dilakukan oleh gas dinyatakan dengan persamaan 

W = pA . Δs 

Oleh karena AΔs =ΔV , persamaan usaha yang dilakukan gas dapat di tulis menjadi 

W = pΔ V

atau

Nilai W dapat berharga positif atau negatif bergantung pada ketentuan berikut.

• Jika gas memuai sehingga perubahan volumenya berharga positif, gas (sistem) tersebut dikatakan melakukan usaha yang menyebabkan volumenya bertambah. Dengan demikian, usaha W sistem berharga positif. 
• Jika gas dimampatkan atau ditekan sehingga perubahan volumenya berharga negatif, pada gas (sistem) diberikan usaha yang menyebabkan volume sistem berkurang. Dengan demikian, usaha W pada tersebut sistem ini bernilai negatif.

Usaha yang dilakukan oleh sistem dapat ditentukan melalui metode grafik. Pada Gambar 

(a) Grafik P-V suatu gas yang mengalami pemuaian (melakukan ekspansi)

(b) Grafik P-V suatu gas yang mengalami pemampatan (diberi kompresi)

dapat dilihat bahwa proses bergerak ke arah kanan (gas memuai). Hal ini berarti V2 > V1 atau ΔV > 0 sehingga W bernilai positif (gas melakukan usaha terhadap lingkungan). W sama dengan luas daerah di bawah kurva yang diarsir (luas daerah di bawah kurva p –V dengan batas volume awal dan volume akhir) Selanjutnya perhatikan Gambar 9.3b. Jika proses bergerak ke arah kiri (gas memampat), V2 < V1 atau ΔV < 0 sehingga W bernilai negatif (lingkungan melakukan usaha terhadap gas). W = – luas daerah di bawah kurva p–V yang diarsir Cobalah Anda tinjau kembali Persamaan W = pΔ V. Dari persamaan tersebut dan grafik hubungan tekanan (p) terhadap (V) pada Gambar diatas, Anda dapat menyimpulkan bahwa suatu sistem dikatakan melakukan usaha (W berharga positif) atau sistem diberi usaha (W berharga negatif), jika pada sistem tersebut terjadi perubahan volume ( ΔV)